利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，利用了倾斜航空影像能够获取建筑物侧面信息的优势，根据墙角线基本可视为铅垂线的先验条件，在对墙角线进行多视立体测图时，仅需在每张可视影像上量测该墙角线上任意一个像点(无需为同名点)，即可准确解算出墙角线的平面位置，进而通过量测每栋建筑物的所有墙角线位置获得房屋墙基轮廓。上述方法一方面解决了立体量测时在墙角线上或墙根处无法准确定位同名点导致无法计算墙角位置的问题，另一方面，仅需在每张影像上量测该墙角线上的任意一个点即可，避免了因遮挡导致的量测失败问题、提高了量测效率。

Using the method of oblique aerial image measuring housing wall contour

The invention discloses a method for measuring tilt aerial images by using the housing wall contour, the oblique aerial images to obtain the side of building information, according to the corner line can be regarded as a priori conditions on the plumb line, corner line stereo mapping of multi view, only in each of the visual image measurement of the corner any line like a point (no points), the plane position can be accurately calculated and the housing wall corner line, contour line position determination of all corners of each building by volume. On the one hand, the method to solve the three-dimensional measurement in the corner line or at the foot of the wall did not pinpoint the same point lead to calculation corner position. On the other hand, only in each image on arbitrary measurement of the corner line a point can be avoided due to occlusion problems, improve the measurement of failure measuring efficiency.

【技术实现步骤摘要】
利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法
本专利技术涉及测绘科学
，尤其涉及一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法。
技术介绍
航空影像立体量测是航空摄影测量中生产数字线划图产品的重要手段，在传统的中小比例尺数字线划图生产中，对于建筑物这一类特征要素，只需要在影像上量测其屋顶外轮廓即可，由于屋顶基本不受遮挡、屋顶角点特征明显，故基本不存在无法量测的问题。而今年来随着不动产登记等全国性大面积应用的开展，大比例尺地图测绘产品的需求日益增加，传统的大比例尺地图产品(如1：500比例尺地图)主要采用外业测量的方式，其工作量巨大，特别是对于发达城市的城中村地区，建筑物异常密集，在开展外业测量时通视条件十分有限，导致外业测量工作难以开展。近年来，随着无人机测绘的迅猛发展以及新一代摄影测量软件的出现，使得采用无人机进行1：500大比例尺航测得以实现。在不动产登记中对于房屋测量，其要求是测量墙根轮廓，而非屋顶轮廓。由于屋檐的存在，使得二者之间存在很大的差异，导致传统的以下视影像进行测量的手段不再适用。倾斜摄影影像，其有能够有效观测到建筑物侧面结构的优点，能够通过对墙角进行测量进而获得建筑物墙根轮廓。然而传统的立体量测中，需要在多张影像上量测准确的同名点，采用多片前方交会计算出对应的物方坐标。对于建筑物墙角线和墙根位置，由于遮挡和纹理单一的原因，往往很难准确定位出其在不同影像上准确的同名点，导致无法以传统手段对其进行立体量测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，克服传统航空摄影立体量测在大比例尺房屋测绘中存在的问题，为不动产登记等应用提供准确的房屋测量数据。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，包括：获取测区内的倾斜航空影像及其内外方位元素；对于待量测的建筑物的每一条墙角线，取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点坐标；根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；对待量测的建筑物，以顺时针方向依次连接所有二维的墙角点，从而获得房屋墙基轮廓。取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点包括：假设取出IA和IB两张倾斜航空影像，内方位元素为(0,0,f)，其中，f为像片主距；外方位线元素分别为：(XA,YA,ZA)和(XB,YB,ZB)，旋转矩阵分别为RA和RB；在倾斜航空影像IA和IB逐一量测相应墙角线上任意一点的像点，分别对应的记为iA和iB，像点iA和iB为同名像点，或者非同名像点。所述根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标包括：倾斜航空影像IA的像底点NA和量测到的相应墙角线上的像点iA的像空间坐标分别为NA:(xN,yN,-f)和iA:(xi,yi,-f)；它们在物方空间的坐标分别为NA:(XNA,YNA,ZNA)和iA:(XiA,YiA,ZiA)；假设OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)为物方空间内相应墙角线上的任意两点，其中的，Z1与Z2为两个常量，且Z1≠Z2；则有NA:(XNA,YNA,ZNA)、iA:(XiA,YiA,ZiA)、OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)四个点在物方空间共面，从而得出：其中，X和Y为未知数，表示相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；当N≥2时，采用最小二乘解算出X和Y。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，在倾斜航空影像上进行房屋墙基轮廓量测，充分利用的倾斜影像能够有效观测到建筑物侧面结构的特点。在量测建筑物墙角位置时，只需在墙角线的可见影像上各量测一个像点即可，所量测的像点之间无需为同名点，有效地克服了因遮挡和特征缺乏导致墙角处无法定位同名点的问题，另外也解决了传统立体量测中屋檐改正问题、外业测量时通视条件差导致测量工作无法开展等实际生产问题，故本专利技术在不动产登记等需要大比例尺地图的领域具有广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的墙角线像点量测示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法的流程图。如图1所示，其主要包括如下步骤：步骤1、获取测区内的倾斜航空影像及其内外方位元素。步骤2、对于待量测的建筑物的每一条墙角线，取出N张(N≥2)能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点坐标。本专利技术实施例中，以N＝2为例进行说明，如图2所示，假设取出IA和IB两张倾斜航空影像，内方位元素为(0,0,f)，其中，f为像片主距；外方位线元素分别为：(XA,YA,ZA)和(XB,YB,ZB)，旋转矩阵分别为RA和RB；在倾斜航空影像IA和IB逐一量测相应墙角线上任意一点的像点，分别对应的记为iA和iB，像点iA和iB无需为同名像点，即可以为同名像点，也可以为非同名像点。步骤3、根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标。倾斜航空影像IA的像底点NA和量测到的相应墙角线上的像点iA的像空间坐标分别为NA:(xN,yN,-f)和iA:(xi,yi,-f)；它们在物方空间的坐标分别为NA:(XNA,YNA,ZNA)和iA:(XiA,YiA,ZiA)；像底点NA的像空间坐标NA:(xN,yN,-f)满足下式关系，可直接由下式展开后的第一、二行方程计算出，D可视为任意值：像底点NA和墙角线点iA在物方空间的坐标NA:(XNA,YNA,ZNA)和iA:(XiA,YiA,ZiA)可分别由如下的像空间坐标到物方坐标的计算公式得出：还参见图2，假设OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)为物方空间内相应墙角线上的任意两点(由于墙角线属于铅垂线，所以上述两点的平面坐标相同))，其中的，Z1与Z2为两个常量，且Z1≠Z2。由于OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)为位于物方的墙角线上，像底点NA和iA位于影像上的墙角线上，根据透视成像原理可知，NA:(XNA,YNA,ZNA)、iA:(XiA,YiA,ZiA)、OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)四个点在物方空间共面，从而得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，其特征在于，包括：获取测区内的倾斜航空影像及其内外方位元素；对于待量测的建筑物的每一条墙角线，取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点坐标；根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；对待量测的建筑物，以顺时针方向依次连接所有二维的墙角点，从而获得房屋墙基轮廓。

【技术特征摘要】
1.一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，其特征在于，包括：获取测区内的倾斜航空影像及其内外方位元素；对于待量测的建筑物的每一条墙角线，取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点坐标；根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；对待量测的建筑物，以顺时针方向依次连接所有二维的墙角点，从而获得房屋墙基轮廓。2.根据权利要求1所述的一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，其特征在于，取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点包括：假设取出IA和IB两张倾斜航空影像，内方位元素为(0,0,f)，其中，f为像片主距；外方位线元素分别为：(XA,YA,ZA)和(XB,YB,ZB)，旋转矩阵分别为RA和RB；在倾斜航空影像IA和IB逐一量测相应墙角线上任意一点的像点，分别对应的记为iA和iB，像点iA和iB为同名像点，或者非同名像点。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊小东，朱俊锋，曾晓茹，
申请(专利权)人：北京中测智绘科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11